Способ разделения природных инефтяных газов

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл. (22) Заявлено 16.01.75 (21) 2098225/23-26

F 25 J 3/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений н открытий (53) УДК 621.592 (088.8) Опубликовано 23.01.81. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 28.01.81 (72) Авторы изобретения

О. А. Беньяминович, С. Д. Барсук, Т. А. Бажанова, В. И. Загребина, В. В. Блинов, И. Л, Андреев, К. А. Колюшенко и В. А. Сломов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ПРИРОДНЫХ И НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ

Изобретение относится к способам разделения природных и нефтяных газов с целью получения гелия, этана, пропана и более тяжелых углеводородов.

Известен способ низкотемпературной конденсации и ректификации, в соответствии с которым весь поток газа охлаждают за счет дросселирования разделяемого газа или внешних холодильных циклов, парожидкостную смесь разделяют в сепараторе, жидкую фазу направляют в ректификационную колонну для выделения индивидуальных углеводородов, паровую — на фракционирующую конденсацию для получения гелия (1).

Недостаток этого способа — высокие энергозатраты на сжатие дроссельного потока газа для дальнейшего его транспорта по магистральному газопроводу.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ разделения газа, включающий охлаждение его, разделение на два потока, охлаждение до полного сжижения одного из них обратными потоками, второго — циркулирующим холодильным агентом, объединение охлажденных потоков, расширение сжиженного потока в турбине, сепарацию жидкой и паровой фаз с получением гелиевой, метановой, этановой и широкой фракции (2).

Недостатком указанного способа при использовании его для разделения природного газа на гелиевую и этановую фракции являются большие затраты энергии на полное сжижение газа и низкая степень извлечения легкого компонента — гелия.

Цель изобретения — повышение выхода продуктов: гелия, этана, широкой фракции углеводородов, а также снижение энергозатрат на охлаждение природного газа.

Цель достигается тем, что охлаждение исходного газа проводят до двухфазного состояния с содержанием жидкости 30 — 60%, после чего жидкую и газовую фазы разделяют.

Кроме того холодильный агент, применяемый для охлаждения природного газа, получают смешением потоков разделяемого газа: этановой, метановой фракции и широкой фракции углеводородов, после чего его направляют на циркуляцию для охлаждения второго потока исходного газа.

798443

Формула изобретения

На фиг. 1 представлена технологическая схема разделения газовой смеси предлагаемым способом; на фиг. 2 — зависимость коэффициента извлечения гелия (кривая 1) и этана (кривая 2) от степени конденсации газа.

Способ осуществляется следующим образом.

Очищенный и осушенный природный газ подают на установку при давлении 40—

60 кгс/см и разделяют на два потока, один из которых (60 — 80Р/o) охлаждают и частично конденсируют за счет холода обратных потоков сдросселированного газа в теплообменнике 1, второй — циркулирующей многокомпонентной смесью в теплообменниках

2, 3, 4, затем потоки смешивают и сепарируют. Охлаждение производят до температуры, при которой сжижается 30 — 60Р/р газа.

Жидкость из сепаратора 5 направляют на частичную деметанизацию в сепаратор 6 при давлении на 5 — 10 кгс/см ниже, чем в сепараторе 5. Жидкость из сепаратора 6 подают на выделение углеводородов в колонны — деметанизатор 7 и деэтанизатор 8.

Пар из деэтанизатора 8 направляют в теплообменник 3, где производят его частичную конденсацию. Выпавшую жидкость направляют на орошение деэтанизатора 8.

Газ из сепаратора 5 конденсируют и переохлаждают в теплообменнике 9, после чего направляют в первую отпарную колонну 10.

Обогащенный гелием газ первой отпарной колонны 10 вновь конденсируют в конденсаторе 11 и подают во вторую отпарную колонну 12 и противоточный конденсатор 13, где происходит обогащение газа гелием до

80 — 90Р/р. Полученный гелиевый концентрат направляют затем на очистку от примесей.

Холодильный цикл на многокомпонентном агенте состоит из компрессора 14, холодильника 15 и теплообменников 2, 3 и 4, в которых происходит охлаждение и частичная конденсация природного газа и паров из деэтанизатора 8 за счет испарения и нагрева сдросселированной многокомпонентной смеси. Циркулирующую смесь получают смешением потоков разделяемого на установке газа, этановой фракции,метановой фракции, отбираемой с верха деметанизатора 7 и широкой фракции углеводородов.

Корректировку состава холодильного агента, в зависимости от состава и давления разделяемого газа, осуществляют частичной депропанизацией широкой фракции углеводородов.

1S

2$i

3s

График на фиг. 2 построен по результатам экспериментальных работ по определению коэффициентов распределения углеводородов и гелия между жидкими и газообразными фазами в зависимости от температуры и давления.

Как видно из графика, степень извлечения гелия уменьшается с увеличением доли жиДкой фазы, а степень извлечения этапа— растет.

С учетом соотношения цен на гелий и этан установлено, что при их совместном извлечении оптимальным является извлечение 80 — 95 /р гелия и 60 — 85 /р этана. Как видно из графика, такие степени извлечения соответствуют конденсации газа на 30 — 60"/р.

Например для Оренбургского природного газа, оптимальная конденсация составляет

40Р/р.

Для достижения оптимальных показателей — минимума расхода энергии на охлаждение природного газа с помощью многокомпонентного холодильного агента, последний получают смешением потоков разделяемого газа как указывалось. Такой способ получения хладоагента позволяет сократить капитальные и эксплуатационные затраты по сравнению с получением хладоагента на специальной установке.

1. Способ разделения природных и нефтяных газов, включающий охлаждение исходного газа, разделение его на два потока, охлаждение одного из них обратными потоками, а второго — циркулирующим холодильным агентом, объединение охлажденных потоков и сепарацию жидкой и паровой фаз с получением гелиевой, метановой, этановой и широкой фракций, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения выхода гелия, этана и широкой фракции углеводородов, охлаждение исходного газа проводят до двухфазного состояния с содержанием жидкости 30-60 /р.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью снижения капитальных и эксплуатационных затрат, холодильный агент получают смешением этановой, и метановой и широкой фракций углеводородов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 116225, кл. F 25 Л 3/08, 1958.

2. Патент Великобритании № 900325, кл. 8(2), (F25J), 20.01.61.

798443 уепееееорооеЕ юлдепсации ест

Аэ арапкре, %

Составитель К. Чириков

Редактор В. Жиленко Техред А. Бойкас Корректор М. Коста

Заказ 9997/45 Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н о1крытий

1 l 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская нгб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4